FPF1039：低导通电阻、压摆率可控负载开关的卓越之选

在电子设备的电源管理领域，负载开关扮演着至关重要的角色。今天要给大家介绍的是ON Semiconductor旗下的FPF1039，一款低导通电阻、压摆率可控的负载开关，它具有众多出色的特性，能满足多种应用场景的需求。

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产品背景与变更说明

Fairchild Semiconductor已被ON Semiconductor整合，部分Fairchild可订购的零件编号需要更改以符合ON Semiconductor的系统要求。由于ON Semiconductor的产品管理系统无法处理带有下划线（）的零件命名，Fairchild零件编号中的下划线（）将改为破折号（-）。大家可通过ON Semiconductor网站核实更新后的设备编号，最新的订购信息可在www.onsemi.com获取。

FPF1039的关键特性

宽输入电压范围

FPF1039的输入电压工作范围为1.2 V至5.5 V，能够适应多种不同的电源环境，为各类设备提供稳定的电源连接。这使得它在消费、光学、医疗、存储、便携式和工业设备电源管理等广泛应用中都能大显身手。

低导通电阻

其典型导通电阻（ (R_{ON}) ）表现出色，在不同输入电压下有着不同的阻值：

• (V{IN}=5.5 V) 时，典型 (R{ON}) 为20 mΩ；
• (V{IN}=4.5 V) 时，典型 (R{ON}) 为21 mΩ；
• (V{IN}=1.8 V) 时，典型 (R{ON}) 为37 mΩ；
• (V{IN}=1.2 V) 时，典型 (R{ON}) 为75 mΩ。

低导通电阻有助于降低功耗，提高电源效率，减少发热，延长设备的使用寿命。

压摆率/浪涌控制

具有压摆率控制功能，典型的上升时间 (t_R) 为2.7 ms。这种压摆率控制的导通特性可以有效防止浪涌电流的产生，避免电源轨上出现过大的电压降，保护设备免受电流冲击的损害。

高电流能力

具备3.5 A的最大连续电流能力，能够满足大多数负载的供电需求，适用于对电流要求较高的设备。

输出电容放电功能

FPF1039拥有输出电容放电功能，当开关关闭时，可以快速释放输出电容上的电荷，确保设备的安全和稳定。

低关断电流

关断电流极低，小于1 μA，这对于需要低待机功耗的应用来说非常重要，能够有效延长设备的电池续航时间。

ESD保护

具有出色的静电放电（ESD）保护能力，高于8 kV HBM（人体模型）和1.5 kV CDM（带电器件模型），增强了设备的抗干扰能力和可靠性。

兼容GPIO/CMOS的使能电路

开关控制由逻辑输入（高电平有效）管理，能够直接与低电压控制信号或GPIO接口，无需外部上拉电阻，简化了电路设计。

应用场景

FPF1039适用于多种设备，包括但不限于：

• 存储设备：如HDD、存储和固态存储设备，为其提供稳定的电源管理。
• 便携式设备：便携式媒体设备、UMPC、平板电脑、MIDs等，满足其低功耗和小尺寸的需求。
• 无线设备：无线LAN卡和模块，确保无线通信的稳定运行。
• 影像设备：SLR数码相机，保障相机的电源供应。
• 医疗设备：便携式医疗设备，对电源的稳定性和可靠性要求较高，FPF1039能够满足这些需求。
• 导航设备：GPS和导航设备，为其提供可靠的电源支持。
• 工业设备：工业手持和企业设备，适应工业环境的复杂要求。

产品规格与参数

引脚配置与定义

Pin #	Name	定义
A1, B1	V OUT	开关输出
A2, B2	V IN	电源输入：电源开关的输入
C1	GND	接地
C2	ON	开/关控制，高电平有效 - 与GPIO兼容

绝对最大额定值

Symbol	参数	Min.	Max.	Unit
V IN	V IN , V OUT , V ON 到GND	-0.3	6.0	V
I SW	最大连续开关电流		3.5	A
P D	在 (T_A = 25°C) 时的功率耗散		1.2	W
T STG	存储结温	-65	+150	°C
T A	工作温度范围	-40	+85	°C
 JA	热阻，结到环境		85 (1)	°C/W
	110 (2)
ESD	静电放电能力	人体模型，JESD22 - A114	8.0		kV
	带电器件模型，JESD22 - C101	1.5

推荐工作条件

Symbol	参数	Min.	Max.	Unit
V IN	输入电压	1.2	5.5	V
T A	环境工作温度	-40	+85	°C

电气特性

电气特性涵盖了基本操作和动态特性等多个方面，例如：

• 基本操作：输入电压范围为1.2 V至5.5 V；关断电源电流 (I{Q(OFF)}) 最大为1.0 μA；关断电流 (I{SD}) 典型值为0.2 μA，最大为1.0 μA；静态电流 (I_{Q}) 典型值为5.5 μA，最大为8.0 μA等。
• 动态特性：导通延迟 (t{DON}) 在 (V{IN}=4.5 V) 等特定条件下典型值为1.7 ms；输出上升时间 (t{R}) 典型值为2.7 ms；导通时间 (t{ON}) 典型值为4.4 ms等。

应用信息

输入电容

虽然该开关不需要输入电容，但为了减少设备的浪涌电流，建议在VIN引脚附近使用一个0.1 μF的陶瓷电容 (C{IN}) 。如果开关接通大电容负载时，使用更高值的 (C{IN}) 可以减少电压降。

输出电容

在没有输出电容的情况下，开关也能正常工作。但如果在关断时寄生电路板电感会使VOUT低于GND，则应在 (Vout) 和GND之间放置一个0.1 μF的电容 (C_{OUT}) 。

下降时间

设备输出下降时间可以根据外部组件的RC常数计算：

• 对于没有下拉输出电阻的设备， (t{F}=R{L} × C{L} × 2.2) ，其中 (t{F}) 是90%到10%的下降时间， (R{L}) 是输出负载， (C{L}) 是输出电容。
• 对于有下拉输出电阻的设备， (t{F}=frac{R{L} × R{P D}}{R{L}+R{P D}} × C{L} × 2.2) ，其中 (R_{P D}=65 Ω) 是输出下拉电阻。

电阻性输出负载

如果没有电阻性输出负载，没有下拉输出电阻的IntelliMAX开关不会使输出电压放电，此时输出电压降主要取决于外部设备的泄漏。

应用特定情况

在最大工作电压（ (V{IN}=5.5 V) ）下，设备的浪涌电流可能会比预期更高。当 (V{IN }>5 V) 且输出电容远大于输入电容时，需要考虑尖峰电流。输入电流可以通过公式 (IN(t) approx frac{V{OUT }(t)}{R{LOAD }}+left(C{LOAD }-C{IN }right) frac{dV{OUT }(t)}{dt}) 计算。

输出放电

FPF1039包含一个65 Ω的片上下拉电阻，用于快速输出放电。当开关关闭时，该电阻会被激活。

推荐布局

为了获得最佳的热性能和最小的电感及寄生效应，建议保持输入和输出走线短，并将电容尽可能靠近设备。文中给出了推荐的布局图，以实现最佳性能。

物理尺寸

FPF1039采用6球、1.0 x 1.5 mm的晶圆级芯片级封装（WLCSP），具有特定的标称值和产品特定尺寸，如凸点间距为0.5 mm，整体封装高度为0.582 mm等。

总结

FPF1039是一款功能强大、性能出色的负载开关，其丰富的特性和广泛的应用场景使其成为电子工程师在电源管理设计中的理想选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和条件，合理选择输入输出电容，注意布局设计，以充分发挥其优势。大家在使用过程中是否遇到过类似负载开关的应用难题呢？欢迎在评论区分享交流。